雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2
其中S：目标距离
T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间
C：光速
雷达仍是当前用来检测移动物体最普通方法。雷达英文为RADAR，是Radio Detection And Ranging的缩写。所有利用雷达波来检测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于[多普勒效应]，此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现像，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。
多普勒的理论基础为时间。波是由频率及振幅所构成。当无线电波在行进的过程中，碰到物体时会被反射，而且其反射回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反射回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体是朝着无线电波发射的方向前进时，此时所反射回来的无线电波会被压缩，因此该电波的率频会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反射回来的无线电波，其频率则会随之减小
测速雷达所应用的原理，就是可以检测到发射出无线电波，及反弹回来的无线电波其间的频率变化。由这两个不同频率的差值，便可以依特定的比例关系，而计算出该波所碰撞到的物体的速度。也许大家还是无法体会什么是[多普勒效应]，但每个人在日常生活中应该都有听过[多普勒效应]。例如：当火车鸣笛或救护车的警报声一直朝着你接近时，会发现声音会一直在变化，这就是所谓的[多普勒效应]，此例子是生活中最常见的例子，因为当声波一直朝着你接近时，该声波的频率会一直增加，所以听到的声音才会一直变。这跟测速雷达所用到的原理是一样的，只不过测速雷达所使用的不是声波，而是无线电波。
由于测速雷达总是检测到一个较强的反射电波后，才计算出该移动物体（车子）的速度；而通常体积较大的物体其反射的电波也较强，离发射电波较近的物体，其所反射的电波也会较强。根据这个原理，若有两辆大小相同的车子，同样都是超速时，测速雷达只会检测到开在较前面车子的速度；若有一辆未超速的大卡车开在前方，而另一辆已超速的小客车开在后方时，测速雷达是无法检测出该小客车已超速，除非该小客车已经超越了大卡车而继续超速
